CN106054636B - 基于载波技术的家用电器智能控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于载波技术的家用电器智能控制***，包括PLC网关、数据集中器和若干个智能终端，所述智能终端由数据集中器控制管理，所述数据集中器由所述PLC网关控制管理，所述智能终端通过身份识别模块与所述数据集中器电连接。本发明不仅能够稳定、可靠、低延时的实现远程访问功能，而且能够通过智能终端直接同家用电器相连接，并通过数据集中器负责管理一路电力线上的智能终端。
Description
技术领域
本发明属于电气控制技术领域，尤其是涉及一种基于载波技术的家用电器智能控制***。
背景技术
随着信息技术的快速发展，特别是随着经济的快速增长，人们对家居设备信息化、智能化的需求越来越大，对居住环境的安全性、舒适性的要求也越来越高，家庭住宅中对智能化的需求呈现多样性的趋势。
在此背景下，智能家居的概念应运而生，所谓智能家居就是以住宅为平台，利用先进的网络通讯技术、综合布线技术将与家居生活有关的各种设施集成，提供统一的管理平台，让家居生活变的更加舒适、安全、节能。通常，智能家居***应该能够将家庭内部各设备通过一定的传送介质连接起来，对内实现资源共享，对外能通过网关与外部网进行互联，提供远程访问控制的功能。
伴随着嵌入式技术、网络信息技术的快速发展，越来越多的家用电器融合了丰富的计算机和通讯技术。然而，目前各种家电设备之间并无一个统一的通信标准，仅仅单个家用电器的智能化已不能满足人们对家居自动化和信息化的需求，取而代之的是人们希望能将全部家电联网，组成一个真正意义上的智能的家居***。但长期以来，各种问题一直困扰着智能家居的发展，使得其始终未能得到大规模的普及。
传统的有线方式，需要将控制信号通过额外敷设的专线进行连接，布线工作十分复杂且成本高昂，并不适合大规模推广。无线方式如蓝牙、WIFI、Zigbee等都只适合近距离无线连接，无线信号穿墙能力弱以及无线通信所带来的隐私问题是其致命的缺点。
所幸的是目前电力线通信PLC(power line communications)技术得到了快速发展。电力线通信技术具有用户多、分布广、不需重新布线等优点。不论是传统的有线通信还是无线通信均需要电源提供动力，电力线就目前的技术而言是无法省却的，采用PLC技术能够做到当家用设备插上电源插座时，便自动接入了家居网络，避免了传统的有线通信的布线问题以及无线的干扰、辐射、隐私等问题。利用PLC技术构建智能家居网络所具有的独到优势是任何传统的通信方式都无法比拟的。
但电力线设计的初衷是电能的传送而非数据，所以也面临着比其它方式更恶劣的通讯环境。噪声、衰减、阻抗匹配等问题一直困扰着PLC技术的发展。多径衰减并伴有加性高斯白噪声和脉冲干扰的PLC信道特点，使PLC链路频繁断裂变的不可避免。这些问题能否解决直接关系到电力线通信技术能否走进千家万户。
专利申请号201310668227.9公开了一种基于电力线载波通信的智能家居***，包括嵌入式控制器、3G无线通信模块、Android客户端、电力线载波通信模块、家用电器以及GSM/GPRS无线通信模块，所述Android客户端通过所述3G无线通信模块与所述嵌入式相连，实现双向通信；所述家用电器通过所述电力线载波通信模块与所述嵌入式控制器相连；所述 GSM/GPRS 无线通信模块与所述嵌入式控制器相连。该发明避免了使用传统智能家居数据线与电力线分离的繁琐布线过程，然而该发明成本高，限制了应用推广。
专利申请号201210187942.6公开了一种智能家居***中的智能家居网络控制***，包括有网关、交换机及智能终端，所述网关及、交换机及智能终端之间通过以太网线连接并通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用以传输以太网信号，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。使得传输媒体数据的以太网数据帧和传输信号/控制数据的485/IO数据包将能够互不干扰的在以太网数据线中进行传输，该发明兼顾了不同网络类型的数据传输和带宽的合理利用，然而该发明直接将智能终端与网关连接，不能稳定有效的对不同智能终端进行管理。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于载波技术的家用电器智能控制***，不仅能够稳定、可靠、低延时的实现远程访问功能，而且能够通过智能终端直接同家用电器相连接，并通过数据集中器负责管理一路电力线上的智能终端。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
基于载波技术的家用电器智能控制***，包括PLC网关、数据集中器和若干个智能终端，所述智能终端由数据集中器控制管理，所述数据集中器由所述PLC网关控制管理，所述智能终端通过身份识别模块与所述数据集中器电连接；
所述PLC网关为ARM920T为核心S3C2440处理器，所述PLC网关是整个智能家居控制***的核心，具有信息存贮、管理、查询与控制智能家庭内部网以及通过Internet进行远程访问的功能；
所述数据集中器包括电源模块Ⅰ、电力载波通信模块Ⅰ和MCU模块Ⅰ，所述电力载波通信模块Ⅰ与MCU模块Ⅰ连接，所述电源模块Ⅰ为所述电力载波通信模块Ⅰ与MCU模块Ⅰ提供电能，所述数据集中器向下主要负责整条电力线上智能终端上传数据的收集和运行情况的分析，向上为PLC网关提供接口以便于对整个家用网络电器进行管理；
所述智能终端包括电源模块Ⅱ、电力载波通信模块Ⅱ、MCU模块Ⅱ、传感器模块和执行模块，所述电力载波通信模块Ⅱ、所述传感器模块和所述执行模块分别与所述MCU模块Ⅱ连接，所述电源模块Ⅱ为所述电力载波通信模块Ⅱ、所述MCU模块Ⅱ、所述传感器模块和所述执行模块提供电能，所述智能终端主要负责对所述传感器模块的传感数据采集、通过所述执行模块对家用电器进行控制以及通过所述电力载波通信模块Ⅱ实现电力线通信的功能。
所述传感器模块为温度传感器、湿度传感器、照度传感器和燃气传感器中的一种或多种。
所述执行模块为继电器或步进电机。
所述MCU模块Ⅰ和所述MCU模块Ⅱ均Si106x/8x无线MCU。
所述温度传感器为数字温度传感器。
所述湿度传感器为数字湿度传感器。
所述燃气传感器为半导体式气体传感器或热传导式气体传感器。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种基于载波技术的家用电器智能控制***，包括PLC网关、数据集中器和若干个智能终端，所述智能终端由数据集中器控制管理，所述数据集中器由所述PLC网关控制管理，所述智能终端通过身份识别模块与所述数据集中器电连接；所述PLC网关是整个智能家居控制***的核心，具有信息存贮、管理、查询与控制智能家庭内部网以及通过Internet进行远程访问的功能；所述PLC网关同家庭内部网的通信通过对集中控制器的管理实现，其外部访问则通过提供以太网接口等方式实现；所述数据集中器包括电源模块Ⅰ、电力载波通信模块Ⅰ和MCU模块Ⅰ，所述电力载波通信模块Ⅰ与MCU模块Ⅰ连接，所述电源模块Ⅰ为所述电力载波通信模块Ⅰ与MCU模块Ⅰ提供电能，所述数据集中器向下主要负责整条电力线上智能终端上传数据的收集和运行情况的分析，向上为PLC网关提供接口以便于对整个家用网络电器进行管理，采用这样的结构后所述数据集中器具有较大的数据处理能力和数据存储容量，能够承载整条电力线上的所有智能终端；所述智能终端包括电源模块Ⅱ、电力载波通信模块Ⅱ、MCU模块Ⅱ、传感器模块和执行模块，所述电力载波通信模块Ⅱ、所述传感器模块和所述执行模块分别与所述MCU模块Ⅱ连接，所述电源模块Ⅱ为所述电力载波通信模块Ⅱ、所述MCU模块Ⅱ、所述传感器模块和所述执行模块提供电能，所述智能终端主要负责对所述传感器模块的传感数据采集、通过所述执行模块对家用电器进行控制以及通过所述电力载波通信模块Ⅱ实现电力线通信的功能，所述智能终端直接同家用电器连接从而实现对家用电器的数据采集和控制。本发明不仅能够稳定、可靠、低延时的实现远程访问功能，而且能够通过智能终端直接同家用电器相连接，并通过数据集中器负责管理一路电力线上的智能终端。
附图说明
图1为本发明第一种实施方式的结构框图；
图2为本发明第二种实施方式的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1所示，基于载波技术的家用电器智能控制***，包括PLC网关1、数据集中器和5个智能终端，所述智能终端由数据集中器控制管理，所述数据集中器由所述PLC网关1控制管理，所述智能终端通过身份识别模块5与所述数据集中器电连接；
所述PLC网关1为ARM920T为核心S3C2440处理器，所述PLC网关1是整个智能家居控制***的核心，具有信息存贮、管理、查询与控制智能家庭内部网以及通过Internet进行远程访问的功能；
所述数据集中器包括电源模块Ⅰ4、电力载波通信模块Ⅰ3和MCU模块Ⅰ2，所述电力载波通信模块Ⅰ3与MCU模块Ⅰ2连接，所述电源模块Ⅰ4为所述电力载波通信模块Ⅰ3与MCU模块Ⅰ2提供电能，所述数据集中器向下主要负责整条电力线上智能终端上传数据的收集和运行情况的分析，向上为PLC网关1提供接口以便于对整个家用网络电器进行管理；
所述智能终端包括电源模块Ⅱ9、电力载波通信模块Ⅱ10、MCU模块Ⅱ6、传感器模块7和执行模块8，所述电力载波通信模块Ⅱ10、所述传感器模块7和所述执行模块8分别与所述MCU模块Ⅱ6连接，所述电源模块Ⅱ9为所述电力载波通信模块Ⅱ10、所述MCU模块Ⅱ6、所述传感器模块7和所述执行模块8提供电能，所述智能终端主要负责对所述传感器模块7的传感数据采集、通过所述执行模块8对家用电器进行控制以及通过所述电力载波通信模块Ⅱ10实现电力线通信的功能；
所述传感器模块7为温度传感器和湿度传感器，不仅能够实现温度数据的采集而且能够实现湿度数据的实时采集；
所述执行模块8为继电器；
所述MCU模块Ⅰ2和所述MCU模块Ⅱ6均Si106x/8x无线MCU，Si106x/8x无线MCU是一款超低功耗、单芯片“MCU+无线收发器”解决方案，能够满足物联网对低功耗和RF连接的应用需求， 非常适用于智能家居；
所述温度传感器为数字温度传感器，只需一条总线即可完成同述MCU模块Ⅱ6的通信，不需其他***电路，接线十分方便，而且编程方便，价格便宜；
所述湿度传感器为数字湿度传感器，由于是单片集成，数字湿度传感器质量可靠、抗干扰能力强、性价比高，使用方便。
本发明提供一种基于载波技术的家用电器智能控制***，包括PLC网关1、数据集中器和若干个智能终端，所述智能终端由数据集中器控制管理，所述数据集中器由所述PLC网关1控制管理，所述智能终端通过身份识别模块5与所述数据集中器电连接；所述PLC网关1是整个智能家居控制***的核心，具有信息存贮、管理、查询与控制智能家庭内部网以及通过Internet进行远程访问的功能；所述PLC网关1同家庭内部网的通信通过对集中控制器的管理实现，其外部访问则通过提供以太网接口等方式实现；所述数据集中器包括电源模块Ⅰ4、电力载波通信模块Ⅰ3和MCU模块Ⅰ2，所述电力载波通信模块Ⅰ3与MCU模块Ⅰ2连接，所述电源模块Ⅰ4为所述电力载波通信模块Ⅰ3与MCU模块Ⅰ2提供电能，所述数据集中器向下主要负责整条电力线上智能终端上传数据的收集和运行情况的分析，向上为PLC网关1提供接口以便于对整个家用网络电器进行管理，采用这样的结构后所述数据集中器具有较大的数据处理能力和数据存储容量，能够承载整条电力线上的所有智能终端；所述智能终端包括电源模块Ⅱ9、电力载波通信模块Ⅱ10、MCU模块Ⅱ6、传感器模块7和执行模块8，所述电力载波通信模块Ⅱ10、所述传感器模块7和所述执行模块8分别与所述MCU模块Ⅱ6连接，所述电源模块Ⅱ9为所述电力载波通信模块Ⅱ10、所述MCU模块Ⅱ6、所述传感器模块7和所述执行模块8提供电能，所述智能终端主要负责对所述传感器模块7的传感数据采集、通过所述执行模块8对家用电器进行控制以及通过所述电力载波通信模块Ⅱ10实现电力线通信的功能，所述智能终端直接同家用电器连接从而实现对家用电器的数据采集和控制。本发明不仅能够稳定、可靠、低延时的实现远程访问功能，而且能够通过智能终端直接同家用电器相连接，并通过数据集中器负责管理一路电力线上的智能终端。
实施例2
其与实施例1的区别在于：所述身份识别模块5包括储存单元、第一GPRS单元、第一控制单元、指纹识别单元、第二GPRS单元、第二控制单元和人脸识别单元，所述第一GPRS单元用以将所述指纹识别单元的身份识别数据进行加密并输出，所述第一控制单元分别耦接所述储存单元、所述第一GPRS单元和所述指纹识别单元，所述第二GPRS单元用于接收加密后的身份识别数据并对加密数据进行解密，所述第二控制单元用于根据所述人脸识别单元的身份识别数据验证该身份识别家用电器，经由第一GPRS单元将身份识别数据加密后输出，再经由第二GPRS单元解密后进行验证，身份识别数据不需要使用者以人工方式输入，可以大大提高使用上的便利性且能避免使用者的身份识别数据被他人窥视或侧录，可以存储身份识别数据以避免发生使用者遗忘身份识别数据的窘境；所述传感器模块7还包括照度传感器和燃气传感器，所述照度传感器为数字照度传感器，所述燃气传感器为半导体式气体传感器；所述执行模块8为步进电机，由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性，由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。
实施例3
如图2所示，其与实施例2的区别在于：所述智能终端还包括提醒装置11，所述提醒装置11与所述MCU模块Ⅱ6连接，所述电源模块Ⅱ9为所述提醒装置11提供电源，所述提醒装置11包括语音提示单元、智能电表、闪光提示单元和用户显示单元，所述语音提示单元、所述智能电表、所述智能电表、所述闪光提示单元和所述用户显示单元均与所述MCU模块Ⅱ6电连接，所述语音提示单元用于提醒家用电器存在异常，所述智能电表能够实时显示家用电器的用电量并收集整理不同时段用电量情况，所述闪光提示单元用于提示家用电器的运行状况，所述用户显示单元用于显示家用电器的用电信息的并便于查询。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.基于载波技术的家用电器智能控制***，其特征在于：包括PLC网关、数据集中器和若干个智能终端，所述智能终端由数据集中器控制管理，所述数据集中器由所述PLC网关控制管理，所述智能终端通过身份识别模块与所述数据集中器电连接；
所述PLC网关为以ARM920T为核心的S3C2440处理器，所述PLC网关是整个智能家居控制***的核心，具有信息存贮、管理、查询与控制智能家庭内部网以及通过Internet进行远程访问的功能；
所述数据集中器包括电源模块Ⅰ、电力载波通信模块Ⅰ和MCU模块Ⅰ，所述电力载波通信模块Ⅰ与MCU模块Ⅰ连接，所述电源模块Ⅰ为所述电力载波通信模块Ⅰ与MCU模块Ⅰ提供电能，所述数据集中器向下主要负责整条电力线上智能终端上传数据的收集和运行情况的分析，向上为PLC网关提供接口以便于对整个家用网络电器进行管理；
所述智能终端包括电源模块Ⅱ、电力载波通信模块Ⅱ、MCU模块Ⅱ、传感器模块和执行模块，所述电力载波通信模块Ⅱ、所述传感器模块和所述执行模块分别与所述MCU模块Ⅱ连接，所述电源模块Ⅱ为所述电力载波通信模块Ⅱ、所述MCU模块Ⅱ、所述传感器模块和所述执行模块提供电能，所述智能终端主要负责对所述传感器模块的传感数据采集、通过所述执行模块对家用电器进行控制以及通过所述电力载波通信模块Ⅱ实现电力线通信的功能；
所述身份识别模块包括储存单元、第一GPRS单元、第一控制单元、指纹识别单元、第二GPRS单元、第二控制单元和人脸识别单元，所述第一GPRS单元用以将所述指纹识别单元的身份识别数据进行加密并输出，所述第一控制单元分别耦接所述储存单元、所述第一GPRS单元和所述指纹识别单元，所述第二GPRS单元用于接收加密后的身份识别数据并对加密数据进行解密，所述第二控制单元用于根据所述人脸识别单元的身份识别数据验证该身份识别家用电器，经由第一GPRS单元将身份识别数据加密后输出，再经由第二GPRS单元解密后进行验证。
2.根据权利要求1所述的基于载波技术的家用电器智能控制***，其特征在于：所述传感器模块为温度传感器、湿度传感器、照度传感器和燃气传感器中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于载波技术的家用电器智能控制***，其特征在于：所述执行模块为继电器或步进电机。
4.根据权利要求1所述的基于载波技术的家用电器智能控制***，其特征在于：所述MCU模块Ⅰ和所述MCU模块Ⅱ均Si106x/8x无线MCU。
5.根据权利要求2所述的基于载波技术的家用电器智能控制***，其特征在于：所述温度传感器为数字温度传感器。
6.根据权利要求2所述的基于载波技术的家用电器智能控制***，其特征在于：所述湿度传感器为数字湿度传感器。
7.根据权利要求2所述的基于载波技术的家用电器智能控制***，其特征在于：所述燃气传感器为半导体式气体传感器或热传导式气体传感器。
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- 2016-06-27 CN CN201610472334.8A patent/CN106054636B/zh active Active
Patent Citations (3)
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| GR01 | Patent grant |